CN101137535A - 机动车仪表板的横梁、包括横梁的组件及横梁制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一横梁，所述类型的横梁包括长形的梁件(4)，所述梁件形成所述横梁的至少一个区段。根据本发明的一方面，所述梁件(4)由开放的型材(19)形成，所述型材(19)这样获得：将金属带材纵向弯曲，以得到具有确定截面的型材。

Description

机动车仪表板的横梁、包括横梁的组件及横梁制造方法

技术领域

[01]本发明涉及机动车仪表板的横梁，该类型的横梁包括形成所述横梁的至少一区段的长形梁。

背景技术

[02]机动车仪表板的横梁用于加固机动车车体，并支撑机动车的设备，特别是仪表板、转向柱和空调***的空气管。

[03]机动车制造者对在仪表板的横梁中传递的振动和这些横梁的抗冲击强度方面有越来越高的要求。

[04]一种可以限制横梁中振动的方法在于例如通过增加横梁的厚度来增大横梁的惯性，但是这表现为质量的增加。

[05]一种可以提高横梁抗冲击强度的方法在于改变横梁的截面。但是这样得到的横梁一般具有复杂的几何形状，从而使得它的制造更复杂。

发明内容

[06]本发明的目的是提出一种能够很容易制造的仪表板的横梁。

[07]为此，本发明提出上述类型的仪表板的横梁，其特征在于，所述梁件由开放的型材形成，所述型材这样获得：将金属带材纵向弯曲以得到一具有确定截面的型材。

[08]根据其它实施方式，仪表板的横梁包括以下特征中的一项或多项，这些特征单独地或以任何可能技术组合的方式存在：

[09]—所述型材具有确定至少两个并置通道的截面，这些通道沿所述型材的长度互相平行地延伸；

[10]—所述通道具有封闭的截面；

[11]—至少一通道具有开放截面，并且至少一通道具有封闭截面；

[12]一开放的通道由所述型材的”U”形截面部分界定，且封闭的通道由所述型材的”O”形截面部分界定；

[13]一开放的通道和封闭的通道被至少一共同的壁限定；

[14]一所述型材在一横截平面内具有可变的厚度；以及

[15]一该横梁在它的另一区段上包括一固定至所述梁件的中间梁件。

[16]本发明还涉及包括如上定义的横梁及机动车空调***的至少一空气管的组件，所述空气管延伸在所述开放的通道中，所述开放的通道形成用于所述空气管的接纳腔室。

[17]本发明还涉及制造机动车仪表板的横梁的方法，在该方法中，由金属的带材或坯件这样形成型材：按多条纵向的线将所述金属的带材或坯件进行弯折。

[18]根据其它实施方式，该方法包括以下特征中的一项或多项，这些特征单独存在，或者以任何可能的技术组合的方式存在：

[19]—在型材成形过程中或成形之后，通过采用连续的或不连续的连接方式，至少部分地封闭所述型材，以便得到确定至少一封闭通道的截面，而所述连接方式例如为钩夹、弯折/压接、卡持、焊接型。

[20]—由金属带材这样形成型材：使金属带材连续纵向地移动穿过一辊式弯折机，从而使所述金属带材沿一些纵向的线逐渐地弯曲，以便得到具有确定截面的型材；并取下所述型材的一区段，以形成所述梁件。

[21]一在截取梁件之前，借助在纵向行进到所述弯折机出口的型材上连续形成的纵向焊缝，来封闭所述型材。

[22]—由切割成梁件尺寸的坯件这样形成所述型材：使所述坯件穿过一系列冲压机，以便沿弯折线逐渐地弯折所述坯件，从而得到构成所述梁件的具有确定截面的型材。

[23]一在弯曲所述带材之前，在所述带材上设置沿至少一纵向线分布的开口，以便得到一梁件，所述梁件配设有分布在其长度上的开口。

[24]—所述带材由至少两个沿它们的纵边相互固定的厚度不同的带件形成，从而所述型材在一截平面中具有可变的厚度。

附图说明

[25]阅读下面仅作为例子给出的描述并参照附图将更好地了解本发明和它的优点，附图如下：

[26]—图1是符合本发明的仪表板的横梁的后视图，该横梁接纳空调***的空气管；

[27]—图2是沿图1的II-II的剖面图；

[28]—图3是图1横梁的梁件和图1空气管的分解透视图；

[29]—图4是根据图1横梁的变型的横梁俯视图；

[30]—图5是与图3类似的图，表示根据图3横梁的变型的横梁的梁件；

[31]—图6是一成形设备的示意图，该设备可以利用金属带材形成用于符合本发明的横梁的一梁件；

[32]一图7A至7F是金属带材在图6设备中进行连续弯折步骤以得到图1至3的梁件时的剖面图；

[33]—图8是与图3类似的图，表示符合图3横梁的变型的横梁梁件；

[34]—图9A至9E表示可以借助如图6所示设备得到的型材的截面；

[35]—图10是图4横梁的变型的左侧局部透视图；

[36]—图11A是图3横梁的封闭通道22的前侧边在与方向L垂直的平面中的局部剖面图，该图表示孔口74的一实施变型；以及

[37]—图11B是沿图11A的箭头XIB的剖面图；

[38]—图12是通过在多个冲压机之间移送梁件来制造梁件的设备的示意图；

[39]—图13A至13F是通过一系列冲压制造梁件的方法的示意图。

具体实施方式

[40]在下面的描述中，使用的取向为机动车通常的取向。

[41]因此，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“右”、“左”、“水平”、“垂直”和“侧向”均相对驾驶者的位置、并相对机动车的前进方向即图3、4和5中箭头S所表示的方向延伸。

[42]如图1所示，仪表板的横梁2包括：

[43]一沿线L延伸的一长形梁件4。线L例如为线直的；

[44]一固定在梁件4的端部8上的固定装置6；

[45]一与梁件端部8隔开一段距离地固定在梁件4上的一支柱10；以及

[46]一在支柱10与梁件4的左端部8之间固定在梁件4上的一转向杆支座12。

[47]固定装置6、支柱10和支座12是传统的，因此下面不做详细描述。

[48]固定装置6用于被固定在机动车的立柱A上，从而梁件4延伸在这些立柱A之间。

[49]支柱10用于通过它的下端部被固定在机动车的一未示出的中心洞道中。

[50]支座12用于支撑一未示出的转向杆，所述转向杆在它的后上端部支承一飞轮，并且在它的前下端部被连接至一个使机动车轮子转向的装置。

[51]一空气管线14固定在梁件4上。空气管线14包括一用于与未示出的空调装置连接的空气入口16，空调装置包括空气加热和/或冷却部件和通过入口16将空气输送到管线14中的部件。

[52]空气管线14包括出口18，这些出口用于与分布在机动车座舱中的未示出的通风口连接。

[53]如图2所示，梁件4包括一沿线L延伸的、并且截面沿线L恒定的空心型材19。型材19包括两个沿线L互相平行地延伸的、即与图2的平面相垂直的并置通道20、22。

[54]更准确地说，梁件4包括开放的第一通道20和封闭的第二通道22。

[55]第一通道20由型材19的截面基本呈向上开放的“U”形的一部分形成。第一通道20由底部24、后翼部26和前翼部27限定。翼部26、27平行，并从底部24向上垂直延伸。翼部26、27分别通过后圆形连接部分28和前圆形连接部分29被连接至底部24。第一通道20有一沿型材19的长度延伸的、并且被翼部26、27的上端部34限定的上开口32。

[56]第二通道22由型材19的一个具有基本为矩形形状的“O”形封闭截面的部分形成。第二通道22由前翼部27、位于前翼部27前面的C形前分支35、上区段36和下区段38限定。下区段38的端部边缘通过焊缝40被固定在前连接部分29上。

[57]通道20和22被一共同的壁即翼部27限定，因此翼部27形成通道20与22之间的分隔。

[58]型材19是整体式的，并因此具有基本为“6”字形的截面。

[59]空气管14被接纳于开放通道20的内部。

[60]如图3中可以更好地看到的，空气管14包括T形管状连接件42，连接件42包括臂44和支脚部46。支脚部46的下开口形成空气入口16。

[61]空气管线14包括两个侧管48。每个侧管48与臂44的一端部连接，并从该端部向外侧向延伸。每个侧管48在其相反的端部向后弯曲，并且有一形成出口18的开口。

[62]在组装连接件42和侧管48之后，管线14很容易通过开口32***到开放通道20中。

[63]管形连接件42和侧管48被压装到开放通道20中，或者借助如胶或钩夹的部件被固定在该通道中。

[64]后翼部26具有一些位于梁件4的端部8附近的开口50，出口18通到这些开口50的对面。

[65]底部24在离开每个端部8处包括一图中看不见的开口，支脚部46穿过所述开口，以便与空调***(未示出)连接。

[66]组装后得到图1和2所示的结构。

[67]梁件4具有确定用于接纳空气管线14的开放通道20的截面，因而该梁件能以紧凑的方式接纳空气管线14，并且容易安装。

[68]确定封闭通道22的截面使梁件4具有很大的刚性和很高的抗冲击强度。

[69]如图4所示，作为变型，梁件4只构成横梁2的一有限长度的区段。梁件4的左端部8被固定在一固定装置6上，而梁件4的右端部8远离右固定装置6。

[70]一中间梁件52延伸在梁件4的右端部8与固定装置6之间。中间梁件52有一用虚线表示的端部54，该端部54在一有限的长度上插在封闭通道22内。中间梁件52通过压插或任何其他适当方式如粘接、旋拧或焊接被固定在梁件4上。

[71]如图4所示，只有左侧管48和连接件42接纳在开放通道20内，而右侧管48位于开放通道20外。作为变型，梁件4的长度更小，从而只有左侧管48接纳在开放通道20中。

[72]在图5所示的变型中，开放通道20的开口32水平朝后取向。管线14布置成使得出口18水平向后穿过开口32取向。型材19的形成封闭通道22的翼部27及C形部分35配有图中看不见的对齐的孔，从而能使T形连接件42的支脚部46通过，以使之与空调***连接。为了便于安装，T形连接件42的支脚部46和臂44以可拆卸的方式一个安装在另一个之上。

[73]作为变型，梁件4包括至少两个开放通道和/或至少两个封闭通道。

[74]以可替代或可选择的方式，开放通道20被用于接纳机动车的其它设备如电缆。

[75]图10所示的横梁是图4横梁的变型。下面只描述这些横梁之间的不同。

[76]图10横梁的梁件4包括一纵向加固零件92，零件92的截面为U形，且该零件在与纵向方向垂直的一平面中，并且它接合在通道20内。该零件位于转向杆支座12的区域内，以便加固该区域。该零件有两个平行并且相对的侧翼部94和连接这两个侧翼部94的一底部96。该零件位于通道20中，以使侧翼部94贴靠着限定通道20的前后翼部26和27，并且底部96部分地封闭通道20的开口32。

[77]加固零件92在纵向L上短于通道20，从而通道20的开口32在左端部8露出。

[78]加固零件92被焊接在型材19上，或者借助旋拧或卡夹的卡箍97被固定在型材19上，这些卡箍97通过压力将零件92保持在开放通道20的底部(见图10)。

[79]由于存在加固零件92，因而不能再把空气管线14的零件经开放面32***到通道20中。

[80]为了克服这个困难，空气管线14包括一个使左侧管48与管形连接件42的臂44的一端部45连接的连接管47。另外，管形连接件42布置成只有臂44的端部45接合在开放通道20中，而支脚部46保持在开放通道20外，并且从梁件4的端部开始向后并向下延伸，并盘绕在中间梁件52周围。

[81]空气管线14的零件采用以下方式安装在开放通道20中。首先使连接管47在通道20中从该通道的右端部纵向滑动，直到该连接管被纵向定位在加固零件92的下面。侧管48经开放面32的保持自由的左部分***，且其通过任何适当方式与连接管47连接。然后使管形连接件42就位，使臂44的端部45***到开放通道20中，并且与中间管47连接。最后，使右侧管48与臂44连接。

[82]根据图10实施变型的另一独创方面，梁件4相对垂直方向稍微倾斜，开放通道20相对地较靠上和更朝向机动车的前部地布置，且封闭通道22则相对地较靠下和靠后地布置。

[83]开放面32向上和向后。在图10中看到，对于梁件4的这个取向，侧管48的弯曲部分经开放面32从通道20伸出，并搁靠于封闭通道22的外表面上，通道将该弯曲部分保持在位。

[84]根据图10实施变型的另一独创方面，横梁包括延伸在一与方向L垂直的平面中的固定板98，支柱10被刚性固定在固定板98上。固定板98靠着梁件4的一端部布置，该端部焊接在固定板98的大表面上。中间梁件52没有接合在封闭通道22中，它的端部焊接在板98的与梁件4相对的大表面上。

[85]加固零件92一直延伸到加固板98。该加固板98穿有一位于开放通道20延长线中的孔，以便可以引入连接管47。

[86]图6示意性表示辊式纵向弯曲成形机54，其可以通过连续步骤使金属带材56沿一些纵向弯折线加以弯折，以便得到型材19。

[87]在设备54的入口处，平的金属带材56沿它的长度按方向A行进。在设备的出口处，金属带材56已经成型以便形成型材19。

[88]成形机54在它的入口和出口之间包括多个站点58，每个站点58包括一些辊，金属带材56在这些辊之间通过，且它们的型面允许实现一个弯折步骤。

[89]现在参照图7A至7F描述金属带材56的不同弯折步骤，图7A至7F表示金属带材56在一个垂直于其长度的平面中的剖面。

[90]在图7A至7F中，弯折线与图7A至7F的平面垂直，并且它们的位置由相应的箭头L1至L5表示。相关的弯折方向由箭头F1至F5表示。

[91]开始时(图7A)，带材56是平的。然后带材56通过相继的阶段进行弯折：

[92]—沿线L1弯折(图7B)，因此形成“L”型廓(图7C)；

[93]—沿线L2弯折(图7C)，因此形成曲柄型廓(图7D)；以及

[94]—沿线L3和L4弯折(图7D)，因此形成具有第一回环60和第二回环62的“S”型廓(图7E)，每个回环基本为“U”形，回环60、62具有一共同的连接分支64，并且第一回环60的自由分支66比第二回环62的自由分支68长。

[95]然后，第一回环60的自由分支66的一端部沿线L5向连接分支64的方向弯折(图7E)。得到截面与型材19的截面类似的开放型材。

[96]然后，通过利用焊缝(cordon de soudure)70将分支66的端部固定在连接分支64上以封闭第一回环60，而使该型材封闭。

[97]因此得到具有“6”字形截面的型材19(图7F)。开放通道20由开放的第二回环62形成，而封闭通道22由封闭的第一回环60形成。

[98]焊缝70是连续的，或者由沿着分支56长度的互相分离的离散点形成。

[99]然后，将型材19截成足够长度的区段，每个区段形成一梁件4。

[100]最后，型材19的纵向自由边经过处理，以使它们变得不锋利。例如使这些自由边向型材内或型材外弯折为几毫米的宽度。

[101]应注意的是，对于图10的实施方式，在通过弯曲制造梁件4的作业时，可以局部封闭通道20的开放面32。在这种情况下，通过使一预先设在金属带材56的一边缘上的翼片翻折而部分地封闭所述开放面。该翼片代替附加零件92。

[102]有利地，在切割成不同的梁件4之前，通过位于弯折设备54下游的焊接机72连续形成所述焊缝70(图6)。

[103]作为变型，切割后的型材区段经受新的弯曲，以便沿随该区段在纵向上赋予该区段一弧形的形状。

[104]另外，有利地在设备54中制造梁件4时，在梁件4中设置有如图3所示的开口50。

[105]为此，一穿孔机73位于设备54的上游，以使带材56在穿孔机73中平坦地行进，在纵向弯折所述带材56之前，穿孔机73沿带材56的长度形成适当间隔开的开口。

[106]作为变型，并且如图3虚线所示，可以在梁件4中设置沿梁件4分布的孔口74。孔口74可以减轻梁件4。孔口74例如设在型材19的前分支35中。封闭通道22保持整体封闭的刚性截面。

[107]作为变型，为了局部加固梁件4以及容易触及的原因，孔口74可以在冲压区75的中心形成，如图11A和11B所示。

[108]这些冲压区75在实施孔口74之前或实施孔口的同时在带材56中形成。

[109]另外，这些冲压区的尺寸应当使得：它们沿弯折线留出足以能够使辊式机54定位并使其运行的空间。

[110]需要注意的是，孔口74不一定平行于线L地排齐，而这些孔口可以根据需要采取不同方式加以分布。这些孔口特别用于电缆束的定位和保持，可以根据电缆束的走向选择孔口74的位置。

[111]在图8所示的变型中，图中只示出了梁件4，梁件4在一横截平面中具有可变的厚度。更准确地说，梁件4的翼部27和上区段36比梁件4截面的其它部分薄。

[112]这样可以通过减小受到应力较低的区域中的厚度、且保持受应力较大区域的厚度，来减轻梁件4。例如，支撑杆10固定区域和转向杆支座12的区域需要大的厚度。

[113]该梁件4采用以下方式很容易形成：利用焊缝77沿不同厚度的金属带件B1、B2、B3的纵向边缘焊接这些金属带件，然后将上面描述的纵向弯折成型制造方法应用于由金属带件B1、B2和B3组装构成的带材。作为变型，两个金属带件B1和B2可能就足够了。

[114]该制造方法可以很容易地制造截面变化并且复杂的型材。图9A至9C表示具有封闭多边形截面的不同型材76、78、80，这些截面分别为矩形、等腰梯形、八边形。每个型材是这样形成的：纵向弯曲带材，从而能得到开放截面的型材；并通过连续的或离散点式的焊缝固定带材的纵向边缘82，以便封闭型材的截面。作为变型，每个型材76、78、80是开放的，且每个型材76、78、80的纵向边缘82是相邻的或对接的，但它们没有被一个固定在另一个的上面。

[115]图9D表示一与图1型材类似的型材84，但是型材84的截面基本为形成两个并置封闭通道86、88的“8”字形。该型材84例如通过以和图7A至7F类似的方式纵向弯曲一带材而形成，但是然后要封闭“S”形体的两个回环。作为变型，型材84的纵向边缘82没有被焊接。

[116]图9E表示图9D型材的变型，该变型包括一附加在型材84上的L型面的纵向零件90，以便形成平行于两个封闭通道86和88地延伸的一U形开放通道92。

[117]为此，零件90的一纵向边缘沿型材84的一角加以焊接，从而零件90的第一翼部面对型材84地纵向延伸，并构成开放通道92的外侧边，零件90的第二翼部构成通道92的底部，并使第一翼部与型材84相接合。因此得到特别刚性的梁件4。

[118]图中所示的梁件在刚度和容纳机动车设备方面具有优点。作为变型，这样的梁件通过任何适当的制造方法得到，例如通过在一挤压模中挤压成型然后穿出必要的孔口得到。

[119]作为变型，梁件4这样得到：两个不同的型材沿线L互相平行地并置，且将所述两个型材沿它们的长度相互固定。

[120]梁件4可以采用如刚才所述的连续弯曲方法以外的其它方法制造。

[121]特别是，可以在由一系列冲压机158构成的生产线上制造梁件，生产线包括从一冲压机向另一冲压机的移送部件159(图12)。

[122]根据该方法，在生产线的头部放置一叠150预先切割成梁件长度的坯件156。将通过移送部件159取出的一坯件带到第一冲压机中，以便进行第一弯折作业，例如沿两个第一纵向弯折线P1和P2(图13A)弯折，以便形成包括一中间区部(me)160和两个侧翼部161和162的Z形型材。然后把型材转移到第二冲压机上，以便在侧翼部161中形成第三弯折线P3(图13B)；然后转移到第三冲压机上，以便在侧翼部161和162中形成其它两个纵向弯折线P4和P5(图13C)；然后转移到第四冲压机上，以在侧翼部161和162中形成弯折线P6和P7(图13D)；侧翼部161和162最后被封闭，以便形成型材190，所述型材190包括两个腔室163和164，所述腔室由两个构成腔室前壁的侧翼部161和162、与将两个腔室分开的中间区部160限定而成。因此，型材通过一系列渐进的弯折形成。在坯件被切割成梁件尺寸的情况下，不需要进行按长度实施的切割。

[123]通过使用任何连续或不连续的焊接型的适当方法、或使用任何类型的钩夹、弯折/压接、卡持(clinchage)或其它的机械连接方法，使腔室通过刚性封闭而被加固。无论成型方法如何，都可使用这些连接方法。该刚性封闭作业可以包括在成形过程中，或者在弯折作业之后在弯折设备以外最后进行。

Claims (16)

1.机动车的仪表板的横梁，所述类型的横梁包括长形的梁件(4)，所述梁件形成所述横梁的至少一个区段，其特征在于，所述梁件(4)由开放的型材(19、76、78、80、84)形成，所述型材(19、76、78、80、84)这样获得：将金属带材(56)纵向弯曲以得到一具有确定截面的型材。

2.如权利要求1所述的横梁，其特征在于，所述型材(19、84)具有确定至少两个并置通道(20、22)的截面，这些通道沿所述型材(19、84)的长度互相平行地延伸。

3.如权利要求2所述的横梁，其特征在于，所述通道(22)具有封闭的截面。

4.如权利要求2所述的横梁，其特征在于，至少一通道(20)具有开放截面，并且至少一通道(22)具有封闭截面。

5.如权利要求4所述的横梁，其特征在于，开放的通道(20)由所述型材(19)的”U”形截面部分界定，且封闭的通道由所述型材(19)的”O”形截面部分(22)界定。

6.如权利要求4或5所述的横梁，其特征在于，开放的通道(20)和封闭的通道(22)被至少一共同的壁(27)限定。

7.如上述权利要求中任一项所述的横梁，其特征在于，所述型材(19)在一横截平面内具有可变的厚度。

8.如上述权利要求中任一项所述的横梁，其特征在于，该横梁在它的另一区段上包括一固定至所述梁件(4)的中间梁件(52)。

9.组件，其包括如权利要求4至6中任一项所述的仪表板的横梁、或如从属于权利要求4的权利要求7或8所述的仪表板的横梁；及机动车空调***的至少一空气管(42、48)，所述空气管(42、48)延伸在所述开放的通道(20)中，所述开放的通道(20)形成用于所述空气管(42、48)的接纳腔室。

10.制造机动车的仪表板横梁的梁件(4)的方法，其中，由金属的带材(56)或坯件(156)这样形成型材(19、190)：按多条纵向的线(L1至L5；P1至P7)将所述金属的带材(56)或坯件(156)进行弯折。

11.如权利要求10所述的方法，其中，在型材成形过程中或成形之后，通过采用连续的或不连续的连接方式，至少部分地封闭所述型材(19、190)，以便得到确定至少一封闭通道(22)的截面，而所述连接方式例如为钩夹、弯折/压接、卡持、焊接型。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，由金属带材(56)这样形成型材(19)：使金属带材连续纵向地移动穿过一辊式弯折机(54)，从而使所述金属带材(56)沿一些纵向的线(L1至L5)逐渐地弯曲，以便得到具有确定截面的型材(19)；并取下所述型材(19)的一区段，以形成所述梁件(4)。

13.如权利要求12所述的方法，其中，在截取梁件(4)之前，借助在纵向行进到所述辊式弯折机(54)出口的型材(19)上连续形成的纵向焊缝(40)，来封闭所述型材(19)。

14.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，由切割成梁件尺寸的坯件(156)这样形成所述型材(190)：使所述坯件穿过一系列冲压机(158)，以便沿弯折线(P1至P7)逐渐地弯折所述坯件(156)，从而得到构成所述梁件(4)的具有确定截面的型材(19)。

15.如权利要求10至14中任一项所述的方法，其特征在于，在弯曲所述带材(56)之前，在所述带材(56)上设置沿至少一纵向线分布的开口(50、74)，以便得到一梁件(4)，所述梁件配设有分布在其长度上的开口。

16.如权利要求10至15中任一项所述的方法，其特征在于，所述的带材(56)或坯件(156)由至少两个沿它们的纵边相互固定的厚度不同的带件形成，从而所述型材(19)在一截平面中具有可变的厚度。

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